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,第三章第一节生物群落的基本单位种群,第2课时种群数量的变化,目标导读1.结合教材P65知识海洋及图36，了解数学模型，分析种群数量增长的“J”型曲线。2.结合教材P66图38，理解种群数量增长的“S”型曲线。3.结合教材P67课题研究，学会探究酵母菌种群大小的动态变化。重难点击根据实例建构种群增长的“J”型、“S”型数学模型，并据此解释种群数量的变化和指导实践。,课堂导入方式一：2013年8月9日湖南省林业厅发布信息：受持续晴热干旱天气影响，从7月中旬至8月初，长沙、益阳、常德、邵阳、娄底等多地发生蝗虫灾害，受灾面积从23万亩增加至31万亩，并有进一步扩散蔓延趋势，灾害对竹产业造成一定影响。目前，湖南已采取三大措施遏制蝗虫病害：诱杀成蝗；重点地区组织化学防治；加强监测，调查产卵地，为明年防治打好基础。有效遏制蝗虫灾害需要研究蝗虫种群数量的变化规律，这节课我们共同学习种群数量的变化。,方式二：地球上的每种生物都具有很大的生殖潜力，如果这种生殖潜力不受食物、空间、天敌和气候条件等的限制而任其发展的话，生物种群会在短期内达到惊人的数量。但是大多数情况下，种群的生存和发展受到资源、空间、天敌等因素的限制，所以其种群的数量增长不可能出现上述现象。那么，种群的数量变化有什么规律呢？,一、种群数量增长的数学模型及影响种群数量波动的因素,当堂检测,二、探究酵母菌种群大小的动态变化,内容索引,一、种群数量增长的数学模型及影响种群数量波动的因素,1.种群数量增长的数学模型(1)建立数学模型：主要包括与两个过程。表达就是根据建模的和掌握的(如数据、现象)，将实际问题转换成问题，用确切地表述出来。验证就是用的信息检验得到的解答，以确认结果的正确性。,表达,知识梳理,验证,目的,数学语言,信息,数学,现实对象,(2)“J”型曲线含义：在环境资源不受限制的理想条件下，种群内个体数量用坐标图表示而形成的曲线。理想条件：食物充裕、气候适宜和等。影响种群数量变化的主要因素：、和的个体数量3个因素。后代中第t代的数量表示式：，其中表示种群的起始数量，表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。,持续增长,空间充足,没有敌害,出生率,死亡率,起始种群,NtN0t,N0,(3)“S”型曲线含义：在自然界中(如空间、食物、天敌等)制约下，种群个体数量的增长过程用坐标图表示而形成的曲线。特点：种群内个体数量达到所允许的(K值)时不再增加。,各种环境条件,环境条件,最大值,2.影响种群数量波动的因素(1)环境因素在自然界中，如、天敌、疾病等因素都会使种群数量发生波动。在某些不利的条件下，种群会急剧衰退，甚至灭亡，这种情况最易出现在、出生率低、成熟晚的生物种群中。(2)：如在人类、种群栖息地遭到破坏的情况下，某些动物种群数量会出现，严重时甚至会出现种群灭亡。,气候,食物,个体大,生长慢,人为干扰,过度捕猎,长期下降,1.阅读下面材料，分析“J”型曲线材料欧洲赤松(如图甲)在侵入某地区后，种群数量呈现指数增长。图乙是根据花粉密度的变化间接得出的欧洲赤松的种群数量变化。,(1)从图乙看出，该种群增长的曲线呈型。,“J”,(2)若1，则数学方程式NtN0t中种群数量Nt随t的变化曲线图为：,(3)形成“J”型增长的条件是环境资源不受限制，如食物充裕、气候适宜和敌害等。,空间充足,没有,(1)该模型曲线为型。,2.阅读下面材料，分析“S”型曲线材料生态学家在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的营养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成如图曲线。,“S”,(3)种群数量增长出现K值的原因是。,(2)该曲线中出生率与死亡率的关系0K/2时，出生率死亡率，种群数量。K/2时，出生率与死亡率的差值最大，种群增长速率最大。K/2K时，出生率死亡率，但差值在减小，种群数量。K值时，出生率死亡率，种群数量。,自然界的资源和空间总是有限的,增加,大于,增长缓慢,达到最大,(4)小球藻数量变化规律转化为小球藻的种群增长速率如图所示：,3.既可获得最大利用量又要保持种群的可持续发展，群数量应维持在多少，为什么？,答案,种群数量应维持在K/2。种群数量为K/2时，种群增长速率最大。,4.种群数量达到K值后，数量能维持恒定不变吗？为什么？,答案,不能。由于环境是时刻发生变化的，故其环境容纳量也会发生变化，其数量会发生波动。,A.若图示为草履虫种群增长曲线，则e点时增长速率为0B.为保护鱼类资源，捕捞后鱼的数量应维持在d点C.若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后D.K值是环境容纳量，一般不随环境的变化而变化,活学活用,1.种群在理想环境中，呈“J”型曲线增长(如图中曲线甲)；在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线的叙述，正确的是,答案,解析,e点种群数量达到K值，此时增长速率为0，A正确；为保护鱼类资源，捕捞后鱼的数量应维持在K/2处，即c点，B错误；防治虫害应在c点之前，C错误；环境容纳量随环境变化而变化，D错误。,2.如图a、b表示种群在不同条件下的增长曲线，曲线c为曲线b对应的种群增长速率。下列叙述错误的是,答案,解析,A.在自然界中不可能存在类似曲线a表示的种群增长情况B.在t时刻曲线b对应的种群数量大小为环境容纳量的一半，即K/2C.曲线b表示种群的数量增长可能受其本身密度增加的制约D.曲线c表示的种群增长速率可用于指导渔业捕捞等,曲线a为种群数量增长的“J”型曲线，曲线b为种群数量增长的“S”型曲线，曲线c为“S”型曲线相对应的种群增长速率的变化。“J”型曲线在自然界中确实存在，如：澳大利亚野兔和某岛屿环颈雉的数量变化，A错误；在t时刻种群增长速率最大，对应曲线b的种群数量大小为环境容纳量的一半，即K/2，B正确；“S”型曲线种群的数量增长受气候、食物、天敌、传染病等因素的影响。由于本身密度增加，食物不足，因此其增长可能受本身密度增加的制约，C正确；种群增长速率曲线可以用于指导渔业捕捞等，使鱼类的数量保持在K/2，因为此时种群的增长速率最大，利于可持续发展，D正确。,种群增长率和增长速率的判别(1)增长率：单位时间内种群数量的变化率，增长率(现有个体数原有个体数)/原有个体数出生率死亡率。下图中甲为“J”型曲线增长率，乙为“S”型曲线增长率。,(2)增长速率：单位时间内种群的增长量，增长速率(现有个体数原有个体数)/增长时间(出生数死亡数)/单位时间。下图分别为“J”、“S”型曲线的增长速率。,二、探究酵母菌种群大小的动态变化,1.材料选择：酵母菌繁殖速度_、个体_，作为研究种群数量变化的材料，容易建立具有代表意义的数学模型。2.实验原理(1)可用液体培养基(培养液)培养酵母菌，培养基中种群的增长受_、空间、pH、_等因素的影响。(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈_型曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈_型曲线。(3)可采用_的方法，进行显微镜计数。3.提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？,快,小,知识梳理,培养液的,成分,温度,“J”,“S”,抽样检测,4.作出假设：培养液中的酵母菌数量在开始一段时间呈型增长，随着时间推移，由于的消耗、的积累、pH的改变，酵母菌数量呈型增长。5.探究步骤(1)用天平称量0.1g活性干酵母，放入盛有500mL质量分数为5%的葡萄糖溶液的锥形瓶中，置于适宜的条件下培养。定时取样，用计数，计算出酵母菌的种群数量。(2)以时间为横坐标，以1mL培养液中的酵母菌数量为纵坐标，画出坐标曲线图，分析曲线走向，揭示酵母菌种群数量变化规律。,“J”,营养物质,有害代谢产物,血球计数板,“S”,(2)分析增长曲线的总趋势是先再。原因是在开始时培养液的、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，pH变化、有害产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌高于，种群数量下降。,6.实验结果(1)酵母菌增长曲线图(如图1)及转化后的增长速率曲线图(如图2),增加,降低,营养充足,营养消耗,空间充裕,死亡率,出生率,1.从试管中吸出培养液进行计数前，为什么需将试管轻轻振荡几次？,答案,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。,2.若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？,答案,可增大稀释倍数后再计数。,3.对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？,答案,只计算相邻两边及其夹角的酵母菌。,4.影响酵母菌种群生长的因素可能有哪些？,答案,养料、温度、pH及有害代谢废物等。,活学活用,3.某小组进行“探究酵母菌种群大小的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是,答案,解析,A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长B.4个试管内的种群同时达到K值C.试管内种群的K值与试管不同D.试管内的种群数量先于试管开始下降,培养液的体积是有限的，则整个培养过程中酵母菌呈“S”型增长。在培养初期，酵母菌之间不因数量较多而存在生存斗争，酵母菌呈“J”型增长。培养液中酵母菌数量达到K值的时间取决于培养液的体积和酵母菌的起始数量：酵母菌起始数量相同的试管(如和、和)，培养液体积越小的试管越先达到K值；而培养液体积相同的试管(如和、和)，酵母菌起始数量越大的试管越先达到K值。酵母菌数量开始下降的时间取决于酵母菌的起始数量和培养液的体积：培养液体积相同的试管(如和、和)，酵母菌起始数量越大的试管种群数量越先下降；而酵母菌起始数量相同的试管(如和、和)，培养液体积越小的试管种群数量越先下降。,4.某研究小组探究10mL培养液中酵母菌种群数量的变化，利用血球计数板(规格为0.1mm,1/400mm2)进行计数。图甲是某天显微镜镜检结果(视野中每个黑点含2个酵母菌)，图乙是7天内酵母菌种群数量的变化曲线。下列叙述不正确的是,答案,解析,A.图甲中酵母菌数量过多，需加水稀释后再统计B.图甲中的酵母菌数量对应于图乙中的第3天C.相同条件下再次实验，酵母菌种群数量的K值基本不变D.酵母菌自身代谢状况也会影响实验数据的统计,图甲中酵母菌数量可分辨清楚，不用加水稀释，A错误；每小格平均有2个酵母菌，每小格体积为：0.1mm1/400mm21/4000mm3，所以1mm3中有8000个酵母菌，则10mL中酵母菌总数为：8000101038107800105个，B正确；环境条件不变，则环境容纳量不变，C正确；酵母菌自身的代谢产物会改变培养液的理化性质，影响酵母菌的生命活动，D正确。,计数时要注意盖玻片和培养液的放置先后顺序，盖玻片在前，培养液在后。,课堂小结,J,S,当堂检测,2,3,4,5,1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建立数学模型一般包括以下步骤：根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达；观察研究对象，提出问题；通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正；提出合理的假设。下列排列顺序正确的是A.B.C.D.,答案,1,2.下图中表示种群在无环境阻力状况下增长的是,答案,2,3,4,5,1,3.种群的“J”型增长是有条件的，条件之一是A.在该环境中只有一个种群B.该种群对环境的适应比其他种群优越得多C.环境资源是无限的D.环境资源是有限的,2,3,4,5,1,答案,4.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长。下列有关种群“S”型增长的说法正确的是A.“S”型增长仅表示了种群数量和食物的关系B.种群增长率在各阶段是不同的C.“S”型增长只表示了种群数量，与时间无关D.种群增长不受种群密度制约,2,3,4,5,1,答案,(1)在t0t3时间内，种群数量增长曲线呈_型；若在t3时种群数量为N，则在t1时种群数量为_。t1时该种群的年龄结构可能为_。,5.某研究所调查发现：某种鱼迁入一生态系统后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示，请分析回答下列问题：,答案,2,3,4,5,1,“S”,解析,t0t3时间内种群数量增长应呈现“S”型曲线，若在t3时种群数量为N，则t1时对应。t1时种群的年龄结构呈增长型。,增长型,(2)捕获该鱼的最佳时期为_时，原因是_。,答案,2,3,4,5,1,t2,解析,由于t1时种群增长速率最大，资源更新能力最强，故t2时捕捞有利于获得较大捕获量且不影响资源更新。,在t1时种群增长速率最大，t2时捕获该鱼并使捕捞后维持在t1时的数量，获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生,(3)在t3时期后，该鱼种群数量变化将呈现_状态，主要原因是_、_。,答案,2,3,4,5,1,波动,解析,在t3时期后种群数量变化将呈波动状态，原因是种内斗争加剧、天敌增加等。,种内斗争加剧,捕食者数量增加,
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